JPH02501874A - 角速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 震動させられるリングレーザ角速度センサの震動信号除去装置 発明の分野 本発明はレーザ角速度センサに関するものであシ、とくに、そのようなセンサに 固有のロックインの効果を最小にするために震動バイアスが用いられるセンサに 関するものである。

発明の背景 リングレーザ角速度センサの動作は当業者により良く理解されている。そのよう なセンサには、互いに逆向きに伝わるレーザビームが共通周波数に一緒に固定さ れようとする、ロックインとして知られている現象が本質的にある。ロックイン 現象のために性能の誤差が生じさせられ、その誤差のために航行装置が悪影響を 受ける。

ロックインの効果を避け、または小さくするために、ジエーψイー・キルバトリ ック（Ｊ、　Ｅ、Ｋ１１ｌｐａｔｒｉｃｋ）の名で出され、本発明の譲受人に譲 渡され、参考のためにこの明細書に示す、米国特許第３　、３７３゜６５０号に 示され、かつ記述されているような震動技術により　バイアスできる。通常震動 と呼ばれるこのバイアス技術は、電気−光学的なやシ方および機械的なやシ方を 含む各種の方法で実現できる。それらのバイアス技術は互いに逆向きに伝わるレ ーザビームの挙動に直接に影響を及ぼすから、センサの読出し信号は速度情報信 号を含むばかシでなく、センサの震動（交番バイアス）に直接関連する信号成分 を含む。このことは、読出し装置がセンサに直接装着される（ブロック装着）か 、前記特許に示されているのと同様にセンサから離れて装着される（ケース装着 ）かとを問わず本当である。震動による読出し信号中の信号寄与のことをここで は震動信号成分と呼ぶことにする。低雑音航行装置に対しては、制御の問題を避 けるために、読出し信号中の震動信号成分を通常最小にするか、除去せねばなら ない。

震動信号成分を除去するための従来の解決技術は、その他の事柄のうちで、ノツ チフィルタを含む。しかし、それらのノツチフィルタは制御ループの安定性に影 響を及ぼすことがある利得と位相推移の乱れを生じさせる。望ましい解決技術は 、震動信号成分にほぼ等しい修正信号を発生することによシ震動信号成分を除去 することである。この後者のやシ方は、リュン（Ｌｊｕｎｇ）他に発行された米 国特許第４　、３４４　、７０６　号に教示されている。リュンは、震動回転の 時計回シ成分と逆時計回り成分を追従するトラッキング回路を使用することを示 している。それらの震動成分は、センサの互いに逆向きに伝わるレーザビームに 応答する通常の読出し信号から差引かれ、それにより修正された読出し出力信号 を供給する。

別のやり方は、フエリス（Ｆｅｒｒｉｓ）に発行された米国特許第４，６１０， ５４３号と、リュン他へ発行された米国特許第４　、３４４　、７０６号に示さ れているような電子的震動補償器である。それら２つの特許を参考のためにここ に記した。それらの特許は、ジャイロの読出しのアップ／ダウンカウント技術を 示す。これは、震動に寄与するそれらのカウントから差引くだめの機械化である 。

後の２つの特許においては、読出し信号中の震動信号成分を正確に複製したもの である信号を得る能力を認識することが極めて重要である。

発明の詳細な説明 本発明の目的は、センサの読出し中の震動信号寄与に良く一致する位相特性と周 波数特性を有する震動成分信号が発生される、リングレーザ角速度センサ用の電 子的震動補償装置を得ることである。

本発明においては、震動させられるリングレーザ角速度センサの出力信号と、セ ンサの結果としての震動を表す信号が独立に信号分析されて、それらの信号中に 含まれている周波数成分を得る。同じ周波数の周波数成分のデータ対が、読出し 中の震動周波数成分を表す補償信号すなわち修正信号を得るようにして信号処理 される。それから、その修正信号を読出し信号から差引いて、震動信号成分をほ とんど含まない修正された読出し信号を得る。

図面の説明 第１図はセンサ読出しから震動信号成分を除去するために本発明を採用している 角速度センサを示す概略ブロック図、 第２図は第１図のよシ詳しいブロック図、第３図は本発明に従って修正信号プロ セッサにより行われるステップを示し、 第４図は第２図の３センサ修正信号プロセッサのブロック図でちる。

発明の詳細な説明 まず、前記特許に示されているのに類似するリングレーザ角速度センサが示され ている第１図を参照する。センサ１０は、ブロック１２に取付けられた読出し機 構１１を含む。ブロック１２は互いに逆向きに伝わるレーザビーム７のだめの伝 播路を提供する。読出し１１は互いに逆向きに伝わるレーザビームの一部に応答 して、信号ｒＳＪとして示されている１つの信号または複数の信号１３を供給す る。その信号Ｓは、後で詳しく述べるように、ビームの間の周波数差を表す。セ ンサ１０は、前記したように震動すなわちバイアスを行う震動駆動信号１４を含 む。

たとえば、前記特許に示されているように、ブロック１０は回転震動させられる 。圧電装置が取付けられている震動ばね（図示せず）を動作させてばねをたわま せ、ブロック１２を回転振動させることができる。更に、センサの実際の震動運 動に直接関連する、信号ｒＲＪとして示されている出力信号を発生するだめの圧 電装置もそのばねに取付けることができる。その圧電出力信号ｒＲＪは「震動ビ ックオフ信号」と呼ばれることもある。ここではこの信号のことを震動基準信号 と呼ぶ。震動基準信号ｒＲＪは、センサブロックの実際の震動に関連する震動周 波数における大きさと位相を有する。信号ｒＲＪは回転角または回転速度とする ことができるが、ここでは回転角度を示すものである。震動基準信号は、選択し た震動法（すなわち、光学的または機械的）に応じて各種の技術によシ得ること ができる。

震動駆動を記述する基本特許が、キルバトリックへ発行された米国特許第３，３ ７３，６５０号に示され、記述されている。改良された震動ばねおよび駆動機械 化が、リュン他へ発行された米国特許第４　、３４４　、７０６号に示され、記 載されている。この後者の特許は震動基準信号を得るだめの機械化も示す。更に 、ジョンソン（Ｊｂｏｎｓｏｎ）へ発行された米国特許第４，４４５，７７９号 は、震動基準信号を得るための手段と震動駆動信号を示す。それらの各参考文献 を参考のためにここに含めた。

第１図に類似の図が、ファラデーセル等を含む電気−光学的バイアス装置を説明 するために適切であることに注目すべきである。

読出し１１は、干渉縞パターンを発生させるために、互いに逆向きに伝わる各レ ーザビームの一部を組合わせる手段を含む。読出し１１は、少なくとも１つの光 検出器を通常含む。この光検出器は干渉縞パターンに応答して、検出器を通る縞 パターンの強さを示す出力信号を発生する。光検出器の出力信号は、検出器を通 る縞の変化の数をカウントするために処理される信号とすることができる。

周知のように、１つの光検出器の出力信号は、縞が動く向き、すなわち、センサ の回転方向を決定するためには不十分である。したがって、回転方向を示す信号 を提供するために別の手段が要求される。

角速度情報と回転角度情報を決定するためには、少なくとも１つの光検出器信号 と方向信号を用いるだけで十分である。第１図において、信号１３は、以後の信 号処理によシセンサの回転を指示および決定するために十分な任意の１つの信号 または複数の信号である。

読出し１１は、シャーノフ（５ｈｅｒｎｏｆｆ　）へ発行された米国特許第４． ５３６．０８７号に示され、かつ記述されているのと同様にできる。読出し信号 「Ｓ」は１本の信号線または複数の信号線とすることができる。

本発明の範囲内で、信号「Ｓ」はアナログ信号またはデジタル信号とすることが でき、または、所期の機能を果す別の手段とすることができる。米国特許第３． ６２７，４２５号は、別々の信号線上にカウントすなわちパルスを発生するため に２つの検出器を用いることを示している。それらのパルスは可逆カウンタによ りカウントされる。後者の前記特許における出力カウントは、震動信号成分はも ちろん、慣性回転についての情報を含む。最後にあげた特許は震動信号成分の除 去を行う回路も示す。もちろん、信号１３の所期の機能を果すために各種の読出 し１１の実現もある。両方の技術の詳細が、フェリスの名で発行された米国特許 第４．６１０．５４３号にとくに記述されている。参考のためにこの米国特許を ここに含めた。

互いに逆向きに伝わるレーザビームの機械的または光学的なバイアスすなわち震 動は、光検出器を通る縞の変化の数と速さに直接影響するから、読出し信号に直 接影響する。したがって、観察される回転速度と回転角度は、震動信号成分によ る震動にょシ直接影響させられる。センサが前記した任意のやシ方で震動させら れるとすると、信号１３は震動信号成分を含む。

第１図に示す本発明の装置は、震動信号寄与すなわち成分をセンサ読出し信号ｒ ＳＪがら除去し、震動による震動信号成分をほとんど含まない補償されたセンサ 出力信号を得る開ループ装置を提供するものである。第１図には、信号線１６上 に文字ｒＥＪにょシ識別されている修正信号をセンサ出力信号ｒｓＪから差引く だめの差手段１００が示されている。後で説明するように、差手段１００の出力 は修正されたセンサ出力信号として定められ、信号線１７上に信号ｒＢＪとして 示されている。信号Ｂは読出し信号「Ｓ」と修正信号ｒＥＪＯ差を表すものであ って、それによシ、震動信号成分がほぼ除去されたセンサ出力信号ｒＢＪを供給 する。

以下の説明は、センサ出力信号Ｓと、震動基準信号Ｒと、修正信号Ｅと、修正さ れたセンサ出力信号Ｂとの数学的関係を簡単に述べるものである。

読出し出力信号Ｓは次式により数学的に表される。

１）　５＝Ｋｓｊｎ（ω（Ｉｔ＋ψｄ十ψ）＋ｆｒ（ｔ）ｄｔ（１１式の右辺は センサで測定すべき慣性運動を表す。

等号の右側の第１項は信号Ｓ中の、センサの震動運動によりひき起される震動信 号成分を表す。この後者の項は誤差項とみなされる。第１図を参照して、信号Ｅ をこの後者の表現された誤差項に等しくできるものとすると、震動信号成分なし にセンサによシ検出すべき実際の動きに出力信号Ｂは等しい。

誤差信号成分Ｅは下式のように書換えることができる。

２）Ｅ＝Ｋａｉｎ（ωｄｔ＋ψｄ＋ψ）＝Ｋ［５ｉｎ（ωｄｔ＋ψｄ　）　ｃ０ ８ψ＋ｃｏｓ　（ωｄｔ＋ψｄ）ｓｉｎψコψの小さい値に対しては（２）式は 次式のようになる。

３）　Ｅ＝Ｋ［５ｉｎ（ω（Ｉｔ＋ψｄ）十ψｅＯ３（ωｄｔ＋ψａ）］正弦波 状震動運動の場合には、誤差項は震動周波数ωｄの正弦関数である。位相角ψｄ はセンサへの実際の震動入力の位相推移を表す。最後に、項ψは震動入力信号と 、読出し信号により得られたものとの間の位相差を表す。

震動ビックオフ信号Ｒは数学的に次式のように表すことができる。

４）Ｒ＝Ａｓｉｎ（ωｄｔ＋ψｄ） （４）式を（３）式に代入して次式を得る。

５）　Ｅ＝Ｋ（Ｒ／Ａ＋ψ［１−（Ｒ／Ａ）２コ１′２（５）式には２つの未知 数がある。それらの未知数は誤差項の増幅ｒＫＪと位相角ψである。Ｒの値は震 動ビックオフ信号の実際の測定値である。本発明においては、それら後者の２つ の未知項は、いま説明するようにして、読出し信号Ｓと震動ビックオフ信号Ｒの 周波数特性から実験的に得ることができる。

第１図を再び参照して、震動ビックオフ信号Ｒは信号分析器１１０へ加えられ、 信号Ｓは信号分析器１２０へ加えられる。

信号分析器１１０と１２０はほぼ同じであるから、信号分析器１１０だけを説明 することにする。信号分析器の目的は、入力信号を複数の周波数成分に分解する ことである。それらの周波数成分の和は入力信号を表す。特定の周波数に関連す る各周波数成分は、周波数成分の振幅と、残シの周波数成分に対するその周波数 成分の位相とよシ成るデータ対を含む。

信号分析器はこの分野において周知であシ、それらの分析器についての簡単な説 明が、パン・ノストランドの（Ｖａｎ　Ｎｏ５ｔｒａｎｄ’ｓ）サイエンティフ ィック・エンサイクロペディア（５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄ ｉａ）、５版、２０６４ページに示されている。この本を参考のために含めた。

信号分析器に含まれている技術は、とくに、１）フーリエ変換、すなわち、フー リエ分析器、２）実時間スペクトラム分析器、３）スペクトラム・ビューワー、 ４）スペクトラム分析器、５）波形分析器である。それらの分析器のいずれか１ つ等は、信号分析器として使用するのに本発明の範囲である。

後で説明する本発明の好適な実施例はフーリエ分析器とくに高速フーリエ変換分 析器を用いる。フーリエ分析器においては、正弦波または非正弦波の周期信号は 、数学的フーリエ級数方程式によシ予測される正弦波成分を有する。フーリエ分 析器はデジタルコンピュータによシ入力信号を処理して、信号を位相と振幅の情 報を持つ周波数領域成分に変換する。

下記の（６）式はフーリエ分析器の出力結果を数学的に表すものである。

＋Ｂｎｃｏｓ（２πｎｆｏｔ） 各周波数成分の振幅と位相は下記のように記述できる。

７）　振幅＝Ｍｎ　＝　［Ａｎ２＋Ｂｎ２］”’および ８）　位相＝ψｎ　＝ａｒｃｔａｎ（Ａｎ／Ｂｎ）信号分析器１１０と１２０は ほぼ同じであるから、分析器１１０だけを説明する。分析器１１Ｇの詳細が第２ 図に示されている。分析器１２０はほぼ同じ機能を行うためにほぼ同じ部品を有 する。分析器１１０の部品には添字ｒａＪをつけ、分析器１２０の部品には添字 ｒｂＪをつける。分析器１１０は信号標本化および格納手段１１１ａと、データ 分析プロセッサ手段１１２ａと、データ格納手段１１３ａと、データ選択および 転送制御手段１１４ａとで構成できる。プロセッサ１１２ａは、信号標本化格納 手段１１１ａに格納されているデータを処理する。プロセッサ１１２ａによる信 号処理が終った後で、データ格納手段１１３ａは結果情報を、特定の周波数成分 Ｆｉにおいて振幅Ｍｉと位相値ψｉをそれから取出すことができる情報を含む情 報のアレイとして格納する。

データ選択および転送制御手段によシ、データ格納手段１１３ａからの特定のデ ータを、修正信号プロセッサ１３０へ接続されている１本または複数の情報信号 線１１５ｍ、１１５ｂへ供給できる。分析器１２０の出力信号線は線１１６ａ　 、　１１６ｂ　、　１１６ｃとして示されている。

本発明の好適な実施例においては、データ選択および転送制御手段１１４ｂは、 震動ピックオフ信号Ｒの最大振幅を有するデータ対を選択する。とくに、最大震 動周波数成分は周波数成分Ｆｄ＊における対応する位相値ψｄ　を有するＭｄ　 として識別される。後者の情報は信号線１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃへそれぞ れ加えられる。振幅が最大となる周波数は信号線１１６ｃへ加えられる。信号線 １１６ｃは、信号分析器１１０のデータ選択および転送制御手段１１４ａへの入 力として提供される。

データ選択および転送制御手段１１４ａは動作して、周波数Ｆｄ　に対応する出 力信号Ｓの周波数成分を表すデータ対の大きさと位相を表す信号を、信号線１１ ５ａ　１１５ｂへ供給する。この信号データ対は、周波数Ｆｄ　において対応す る位相値ψ３　を有する大きさＭ３＊を有する。

したがって、修正信号プロセッサ１３０は、読出し信号分析器１１０と震動信号 分析器１２０から下記の入力を受ける。

および　Ｍｓ　およびψｓ＠Ｆｄ 第２図は分析器からのいくつかの信号線を示すが、直列入力情報を転送するため に１本の線での接続を使用できることを当業者は認識すべきである。一方、信号 線は並列データを転送するバスまたは複数の線を表すこともできる。

第１図を参照して、修正信号プロセッサ１３０は、連続して変化する震動信号Ｒ を表す信号線５０上の信号も受ける。震動信号入力と、上記大きさおよび位相情 報を受けた修正信号プロセッサ１３０は、（５）式に示されている動作を行うこ とができる。（５）式中ＯＫの値は、読出し信号Ｓ中にあふれた震動信号成分の 大きさを表す。Ｋの値は、震動ピックオフ信号Ｒから決定された震動信号の振幅 と、信号分析器１２０゜１１０によシ決定された振幅値Ｍｄ　とＭｓ　の比との 関数として決定できる。Ｋの値は下記のように数学的に記述できる。

ψの値は、下記のように信号分析器の値ψ８　とψｄ″の差の関数として決定で きる。

１０）　ψ＝ψＳ−ψｄ 式（４）と（５）における振幅Ａの値はＲＭＳ　（自乗平均平方根）法によシ決 定できる。好適な実施例においては、次に説明するように、震動信号標本を加え 合わせることによシＡの値は決定される。しかし、ＲＭＳ振幅振幅値を得るため に、好適な実施例の技術以外に各種の技術がある。

必要な情報の全てを得たら、修正信号プロセッサ１３０は（５）式の演算を行い 、信号線１６上に誤差信号Ｅを生ずる。それから、差手段１００によシ信号Ｓか ら信号Ｅを差引いて、震動成分が除去されている所期の出力信号Ｂを得る。

正しい時刻に信号Ｓから信号Ｅを差引くために、合成ストローブ１６０が用いら れる。ストローブ１６０の目的は、信号分析器１１０と１２０が信号Ｒ，Ｓの同 じ時間領域データに対して分析を確実に行うようにすることである。

先に述べたように、信号分析器１１０と１２０はアナログまたはデジタルのいず れかにできる。好適な実施例においては、信号分析器１１０　、１２０はデジタ ル形である。更に、震動ピックオフ信号Ｒと読出し信号Ｓにつｂて行われる信号 分析はフーリエ解析である。とくに、信号に対して高速フーリエ変換解析が行わ れる。本発明の原理の好適な実施例のよシ詳しい説明が第２図に示されている。

第２図は、アップ／ダウンカウンタ２００として示されているパルス累算器へ初 めに供給される信号Ｓを示す。先に示したように、読出し信号Ｓは、アップカウ ント信号線２０１およびダウンカウント信号線２０２として示されている一対の 信号線へパルスすなわちカウントを供給する一対の信号とすることができる。そ れら２本の信号線上の各パルスは、一方または他方のセンサ回転方向における角 度回転の個々の量を表すから、それらのパルスは相互に排他的である。カウンタ ２００は、信号線２０１上の各パルスをカウントアンプし、信号線２０２上の各 カウントをカウントダウンする。カウンタ２００の出力信号線２０３は信号分析 器１２０の標本化および格納手段１１１ａと差手段１００へ接続される。したが って、アップ／ダウンカウンタ２００の出力は、デジタル信号分析に対する条件 において常に連続する。第２図に示すように、アップ／ダウンカウンタ２００の 出力端子２０３と他の任意の信号線に引かれている斜線は、１本の信号線におけ る直列データ出力、またはバスにおける並列データ出力を示す。

第２図に示されている震動ビックオフ信号Ｒはアナログ−デジタル変換器２１０ と方向検出器２１１へ加えられる。Ａ／Ｄ変換器２１０の出力は信号線５３を介 して信号分析器１１０へ加えられ、かつ信号線５０を介して修正信号プロセッサ １３０へ加えられる。信号標本化および格納手段１１１ｂｌｄＡ／Ｄ変換器２１ ０の出力の標本を多数格納することが好ましい。各標本は同期ストローブの出力 に同期させられる。同様に、信号標本化および格納手段１１１ａは、格納手段１ １１ｂに格納される標本と正確に同時刻に、アップ／ダウンカウンタ２００の標 本を同じ数だけ格納する。正確に同時刻に、先に説明したように、信号プロセッ サ１１２ｍ。

１１２ｂは集められた信号に対して動作して高速フーリエ変換を行う。高速フー リエ変換プロセッサの出力は、それの結果を、読出し信号Ｓと震動信号Ｓにそれ ぞれ対応して、データ格納手段１１３ａ　、　１１３ｂへ供給する。

先に説明したように、命令が与えられると、信号線１１５ａ、１１５ｂ、１１６ ａ、１１６ｂ上の情報のデータ対が修正信号プロセッサ１３０へ供給される。信 号プロセッサ１３０はコンピュータ、マイクロプロセッサ、または後述するよう に所期の信号処理を行う類似の装置とすることができる。とくに、信号プロセッ サ１３０は、全ての数学的ステップを実行した後で出力信号Ｅを信号線１６に供 給するために、ストローブ１５０の制御の下に、第３図に示されている数学的ス テップ１〜６を実行する。

第３図を参照して、ステップ１は、格納手段１１１ｂに格納されているＡ／Ｄ変 換器２１０の出力の標本化された値θｄｎを適切に加え合わせ、自乗し、平均を とることにより、震動振幅ＡのＲＭＳ値を決定する。格納手段からプロセッサ１ ３０へのデータ転送が信号線１３３によシ示されている。データは全収集標本周 期のためのＭ＋の値である。

ステップ２は正弦波状震動関数の正規化された値である。正弦値は、単に、ＲＭ Ｓ振幅値Ａ１すなわちステップ１の結果で除された変換器２１０の標本化された 値θ。である。

ステップ３は（９）式に従ってＫの値を計算する。

ステップ４は００式を基にしてψの値を計算する。

ステップ５は、ステップ２における正弦関数の偏角と同じ正弦関数の偏角の余弦 関数を計算する。これは、余弦値の自乗が１マイナス正弦値の自乗に等しいよう な三角関数を決定することによシまず行われる。余弦値の「符号」は方向検出器 ２１１の方向指示器出力Ｑによシ決定される。

ステップ６は（５）式に従って誤差信号Ｅの値を計算する。

修正信号Ｅは、ステップ２と５で決定した正弦と余弦の値の関数として常に変化 する信号である。係数Ａと位相値ψはダイナミックデータ対である。すなわち、 集められた標本の各サイクルが終って分析された後でのみ、Ａの値とψの値は周 期的に変化する。データ標本の各収集の後でＡの値とψの値を更新できる。

図示していないが、Ａの値とψの値はν波された値である。すなわち、Ａとψは 、Ａとψの前の値を調べ、それら前の値を非常に小さい係数に新しい更新された 値を周知のやυ方で乗じたものだけ変化する、涙波された値とすることができる 。

第１図と第２図は信号分析器１１０　、１２０と修正信号プロセッサ１３０を別 々の素子として示しているが、それらの各素子は１つのコンピュータまたはマイ クロコンピュータ、マイクロプロセッサにまとめることができる。とくに、別々 のデータ分析プロセッサ１１２ａ　、　Ｈ２ｂおよび修正信号プロセッサ１３０ として示されているが、それらの機能は、当業者には周知のように、所期の関数 を得るために、所定のプログラムに従って１つのプロセッサによシ全て行うこと ができる。

第１図と第２図に示す装置は開ループ修正信号装置を示すが、閉ループ修正装置 を得るために差手段１００の出力を信号分析器１２０への入力に置き換えること は本発明の範囲内でちる。その装置を利用したとすると、修正信号Ｅのための戸 波された値がめられる。というのは、信号分析器１２０が信号分析を行うために 十分な信号を得ることが非常に困難だからである。それは、分析すべき信号は適 切な修正信号Ｅを供給することによシ除去すること意図されているからである。

しかし、ここで説明した閉ループ制御装置は本発明の範囲内である。

第１図および第２図に示されている好適な実施例の説明は第１次の修正装置を示 す。もつと高次の修正手続きを使用することも本発明の範囲内である。

とくに、データ選択および転送制御手段１１４は、最大振幅を有する周波数成分 をめるよシも異なる基準を使用できる。たとえば、選択基準は２つ、３つまたは それ以上の特定の大きさを調べ、読出し信号分析からデータ情報を得ることにで きる。その読出し信号分析を特定のアルゴリズムに組合わせて所期の誤差修正読 出しを得ることができる。

第４図は、慣性装置において一般に見られる３つのレーザを用いるコンピユータ 化したリングレーザ震動装置を示す、本発明の別の実施例の概略ブロック図であ る。とくに、第４図に示す実施例は、前記したようにして、各センサごとに適切 な制御および信号分析機能と修正信号処理機能を行う中央処理装置（ＣＰＵ）４ ００を用いる。

第４図を参照して、センサｒＸＪからの震動ピックオフＲがバッファ増幅器３０ １ｘへ与えられる。このバッファ増幅器の出力はサンプルおよびホールド回路３ ０３ｘへ与えられ、このサンプルおよびホールド回路の出力はマルチプレクサ３ １０へ与えられる。同様に、Ｙセンサからの震動ピンクオフ信号Ｒがバッファ増 幅器３０１ｙとサンプルおよびホールド回路３０３ｙを介してマルチプレクサ３ １０へ与えられる。また、２センサからの震動ピックオフ信号Ｒがバッファ増幅 器３１ｏｚとサンプルおよびホールド回路３０３ｚを介してマルチプレクサ３１ ０へ与えられる。

信号処理のだめの方向情報が３つの９０度移相器３０４　ｘ　＋　ｙ　＋　ｚを それぞれ介してのバッファ増幅器３０１Ｘ　＋　）’　＋　Ｚからの出力を用い ることによシ達成される。

各クロスオーバ検出器の出力が装置ストローブ４１０の制御の下に被制御ラッチ へ接続され、後でＣＰＵ４００へ加えられる。

３つの各センサからのセンサ出力信号ＳＸ、ＳＹ、ＳＺは３つのアップ／ダウン カウンタ２００ｘ、ｙ、ｚへそれぞれ別々に加えられる。各カウンタの出力は装 置ストローブ４１０の制御の下に被制御ラッチ３２３へ接続される。

中央処理装置へは、選択ラッチ３２１と、ラッチ３２３と、アナログ−デジタル 変換器３２５と、出力レジスタ３２γとの間に接続されているデータバス線が接 続される。レジスタ３２７の出力は個々のセンサＸ。

Ｙ、Ｚに対する修正されたセンサ情報である。中央処理装置４００と、ラッチ回 路３２１　、３２３と、サンプルおよびホールド回路とは同期ストローブすなわ ち装置割込み４１０によシ全て制御される。

通信回路とＣＰＵクロック信号の間の送受信制御線等は、図示を簡単にして本発 明の理解を容易にするために、第４図では省いた。

動作時には、中央処理装置４００は３つのセンサのための全ての修正信号計算を 行う。ストローブ信号は、各ストローブパルスごとに、各サンプルおよびホール ド回路にそれぞれのＲ信号入力を保持させる。

それと同時に、ストローブはラッチ３２３にＳ出力を保持させ、かつストローブ が起きたことをＣＰＵへ知らせる。そうするとＣＰＵはマルチプレクサを制御し て３つの各震動信号をＡ／Ｄ変換器３２５を介して送シ、それからデータをラッ チ３２１に格納する。ＣＰＵの制御の下に、標本はＣＰＵの主メモリ４３３に集 められる。

選択された数の標本が集められた後で、ＣＰＵは各センサに対して修正された出 力Ｅを決定するために必要な計算を行う。実時間で、ＣＰＵは差手段１００の機 能も行う。この差手段１００は修正信号Ｅを標本信号Ｓから差引き、結果を出力 レジスタ３２７に置く。したがって、出力レジスタ３２７に格納される出力デー タは全く同じ標本時間に対して修正された出力を含む。

以上、本発明をそれの好適な実施例について説明したが、以後の請求の範囲にお いて定められる本発明の要旨内に含まれる別の実施例も存在することを理解すべ きである。とくに、組合わせて所期の各種の機能を実行することができる広範囲 のアナログ回路およびデジタル回路が存在することを当業者は理解すべきである 。

本発明において要求される信号分析を行うだめの好適な技術として高速フーリエ 変換を示したが、他の信号分析器と他の信号分析変換の少なくとも１つは本発明 の範囲に含まれることを意図し、とくに高速フーリエ変換に限定されるものでは ない。

更に、高速フーリエ変換を行うために標本数は、震動信号の正しい周波数成分を 生ずるために十分である。本発明の実施においては、信号分析を行い、正しい修 正信号Ｅを生ずるためには１０２４個の標本で十分であることが見出されている 。

Ｆｉｇ、　２ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 排他的所有権すなわち排他的権利が定められる発明の実施例は下記の通りである 。 １．震動させられる角速度センサにおいて、このセンサは、 閉ループ路に沿って互いに逆向きに伝わり、前記センサの回転に関連する周波数 をおのおの有する波を発生する手段と、 前記波の少なくとも一方の周波数を震動させる手段と、 前記センサへ結合され、前記震動に関連する第１の震動基準信号を発生する手段 と、 前記波に応答して前記センサの回転に関連して、前記震動に基づく信号成分を含 む少なくとも１つの読出し信号を発生する読出し手段と、 前記第１の震動基準信号の周波数成分の振幅Ｍと位相ψのデータ対を供給でき、 前記第１の震動基準信号に対して動作する第１の信号分析手段と、前記第１の震 動基準信号の周波数成分の振幅Ｍと位相ψのデータ対を供給でき、前記第１の震 動基準信号に対して動作する第２の信号分析手段と、（ｉ）周波数成分が同じ周 波数であるような前記第１の信号分析手段と前記第２の信号分析手段の選択的振 幅および位相のデータ対情報と、（ｉｉ）前記震動基準信号とに対して動作し、 前記読出し信号中の震動周波数成分を表す修正信号をそれから取出す信号処理手 段と、 を備える震動させられる角速度センサ。 ２．請求の範囲第１項記載の装置において、前記読出し信号から前記修正信号を 差し引き、その差を示す出力信号を供給する手段を更に備える装置。 ３．請求の範囲第１項記載の装置において、各前記第１の信号分析手段と前記第 ２の信号分析手段は、前記読出し信号と前記震動基準信号のそれぞれの複数の標 本を複数の選択された標本時刻に格納する第１の手段と、 前記複数の標本に対して動作して、前記震動信号および前記読出し信号の周波数 成分である複数の周波数に対する大きさのデータ情報と位相のデータ情報を含む 周波数成分情報を供給する第２の手段と、を含む装置。 ４．請求の範囲第１項記載の装置において、前記第１の信号分析手段は、 複数の選択された標本時刻に対応する前記震動信号の複数の標本を格納する手段 と、 前記複数の震動標本に対して動作して、大きさのデータ情報と位相のデータ情報 を含む震動周波数成分を供給する手段と、 前記データ対の大きさが前記震動周波数成分の他の全てのデータ対と比較して最 大であるような第１の周波数において、第１のデータ対Ｍｄ★とφｄ★を前記震 動信号成分から決定する手段と、 を含み、 前記第２の信号分析手段は、 複数の選択された標本時刻に対応する前記読出し信号の複数の標本を格納する手 段と、 前記複数の読出し標本に対して動作して、大きさのデータ情報と位相のデータ情 報を含む読出し周波数成分を供給する手段と、 前記第１の周波数に対応する第２のデータ対、Ｍｓ★とφｓ★を前記読出し周波 数成分から選択する手段と、 を含み、前記信号処理手段は前記第１のデータ対と前記第２のデータ対に対して 動作して前記修正信号を供給する装置。 ５．請求の範囲第４項記載の装置において、前記第１の信号分析手段と前記第２ の信号分析手段および前記信号処理手段は１つのコンピュータ装置の部分を構成 する装置。 ６．請求の範囲第４項記載の装置において、Ｎを標本の選択された数、θｄｎを 震動標本として、前記修正信号は、 Ｅ＝Ｋ｛Ｒ／Ａ＋φ［１−（Ｒ／Ａ）２］１／２｝であり、ここに、Ｋ＝ＡＭｓ ★／Ｍｄ★ψ＝φｓ★−φｄ★ および▲数式、化学式、表等があります▼である装置。